Por qué los anclajes de expansión simples son propensos a desplazarse bajo cargas de corte elevadas

En ingeniería de construcción e instalación de equipos, el Anclaje de expansión simple Es ampliamente utilizado debido a su estructura simple y eficiencia de instalación. Sin embargo, cuando se somete a altas Carga de corte o cargas alternas laterales, el personal técnico observa con frecuencia un desplazamiento significativo del anclaje o una inclinación angular. Este fenómeno de desplazamiento, si no se aborda, a menudo evoluciona hacia una falla estructural.

Desde la perspectiva de la estructura mecánica y la interacción de la interfaz, la tendencia de los anclajes de expansión individuales a desplazarse bajo fuerzas de corte surge de cuatro factores técnicos profesionales principales.

Limitaciones de la distribución de la fuerza de expansión y el efecto palanca

El núcleo operativo de una Anclaje de expansión simple se encuentra en su única zona de expansión en la base. Cuando se aprieta el ancla, sólo el Tuerca expansora en la parte inferior obliga al manguito a abrirse, generando una presión de fricción localizada.

Concentración de estrés: Los estrechos puntos de contacto entre el anclaje y la pared del orificio de hormigón se concentran principalmente en la parte más profunda de la zona de anclaje.

Efecto de fulcro: cuando Carga de corte Cuando se aplica a la cabeza del anclaje en la superficie del sustrato, el anclaje actúa como una palanca con la zona de expansión inferior como "punto de apoyo". Dado que a menudo hay una ligera Brecha anular entre la parte superior del anclaje y la pared del orificio, las fuerzas laterales hacen que el anclaje se incline ligeramente dentro del orificio, lo que provoca el desplazamiento de la fijación de la superficie.

Desplazamiento inicial causado por la brecha anular

En la construcción práctica, para garantizar que el anclaje se pueda insertar con éxito, el diámetro del orificio perforado suele ser ligeramente mayor que el diámetro exterior del anclaje. por un Anclaje de expansión simple , esta brecha es una causa directa del desplazamiento.

El agujero no coincide: si el Broca el desgaste da como resultado un diámetro del orificio irregular, o si el diámetro elegido es demasiado grande, la sección superior del anclaje carece de soporte radial efectivo para resistir el empuje horizontal.

Deslizamiento de corte: Tras la carga inicial de fuerza cortante, el anclaje primero debe salvar este espacio antes de hacer contacto con la pared del agujero. La existencia de este espacio físico asegura que el anclaje de expansión único experimente un desplazamiento inicial irreversible incluso antes de alcanzar su carga de diseño.

Trituración local del sustrato de hormigón y relajación de tensiones

Bajo fuerzas de corte de alta intensidad, el anclaje ejerce una presión de compresión lateral masiva contra la pared del orificio de concreto.

Riesgo de desconchado de la superficie: porque el Anclaje de expansión simple carece de soporte de expansión en su parte superior, las fuerzas de corte se transmiten directamente a través del perno hasta el borde del orificio de concreto. si el Distancia al borde es insuficiente, el hormigón en la boca del agujero es muy susceptible a la acción microscópica. Descantillado .

Relajación del estrés: El hormigón es un material quebradizo. Bajo una alta presión lateral sostenida, se produce una relajación de la tensión local. Con el tiempo, la fuerza de confinamiento de la pared del orificio sobre el manguito disminuye, lo que hace que el anclaje que alguna vez estuvo apretado se afloje dentro del orificio, lo que eventualmente se manifiesta como un desplazamiento visible.

Falta de restricción de fricción en toda su longitud

Comparado con un Anclaje de doble expansión o un Ancla recortada , el anclaje de expansión único carece de restricción de fricción uniforme a lo largo de toda la longitud del manguito.

Pérdida de Rigidez de Anclaje: Dado que la expansión sólo se produce en la parte inferior, los segmentos medio y superior del ancla están en un estado "flotante". Bajo cargas de corte alternas (como cargas de viento o vibración de equipos), esta estructura no puede contrarrestar la tensión de corte a través de una superficie de contacto completa como lo hacen los anclajes de expansión de longitud completa.

Fallo del equilibrio de la pareja de fuerza: El par generado por la fuerza cortante debe equilibrarse con la restricción a lo largo de toda la longitud del anclaje. El área limitada de distribución de tensiones del anclaje de expansión único restringe su capacidad para resistir pares de fuerzas, provocando así la inclinación.

[Imagen que compara la distribución de tensiones de un anclaje de expansión simple versus un anclaje de expansión doble bajo carga lateral]

Recomendaciones técnicas para especificaciones de ingeniería

Para reducir el riesgo de desplazamiento en aplicaciones de alto cizallamiento, se recomiendan las siguientes contramedidas técnicas:

Selección del tipo de anclaje: En escenarios dominados por la fuerza de corte, priorice la Anclaje de doble expansión para obtener soporte completo dentro del agujero.

Control estricto del diámetro del orificio: Utilice brocas con punta de carburo que cumplan con los estándares de tolerancia para garantizar que las paredes del orificio sean lisas y el diámetro preciso.

Aumentar la precarga: Apriete el anclaje según el par estándar para aumentar la fuerza de sujeción en la cabeza del anclaje, proporcionando soporte de fricción adicional a nivel de la superficie.

Comprender las deficiencias mecánicas del Anclaje de expansión simple permite la mitigación efectiva de riesgos de calidad en proyectos de refuerzo, asegurando la estabilidad del sistema en Servicio pesado escenarios de aplicación.